用于套管送入工具的轴向载荷致动的旋转闩锁释放机构制造技术

一种旋转闩锁释放机构，包括轴向对准的上部和下部旋转闩锁部件，它们分别承载在上部和下部闩锁组件上并旋转地联接到上部和下部闩锁组件。闩锁释放机构可响应于上部和下部旋转闩锁部件之间的相对旋转而从轴向闩锁位置移动到轴向解闩锁位置。闩锁释放机构具有响应相对轴向位移动作的可移动平台表面，以引起释放闩锁所需的相对旋转。闩锁释放机构可构造成使得可移动平台表面的轴向移动将导致释放闩锁所需的相对轴向移动与所需的旋转相结合。因此，旋转闩锁机构响应于由闩锁释放机构承载的可移动平台表面的外部控制的轴向移动而操作，而不需要外部引起的旋转。而不需要外部引起的旋转。而不需要外部引起的旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于套管送入工具的轴向载荷致动的旋转闩锁释放机构


[0001]本公开总体上涉及用于可释放地闩锁两个同轴定位且配合的旋转部件的装置和机构，使得当处于闩锁位置时防止旋转部件的相对轴向位移，但是当旋转部件处于解闩锁位置时允许轴向位移。

技术介绍

[0002]多年以来，动力钳已被用来“上扣(makeup)”(即组装)油管各部分(或“接头”)之间的螺纹连接，并在将油管柱穿入或拉出石油井时，与钻机的提升系统配合，“卸扣(break out)”(即拆卸)螺纹连接。油管柱通常包括多个具有外螺纹端部的油管部分，这些油管部分通过安装在每个油管部分一端的内螺纹圆柱形联接器端对端地连接，形成通常称为的“母扣(box)”端，而油管部分的另一外螺纹端称为“公扣(pin)”端。这样的管柱可以使用动力钳相对有效地组装或拆卸，以在上扣操作期间将其他油管部分拧入油管柱中，或者从正从井眼中拔出的油管柱上拧下油管部分(即，卸扣作业)。
[0003]然而，在将管段添加到管柱上或从管柱上移除之后以及在管柱在井眼中降低或升高时，动力钳不能同时支持其他有益功能，例如旋转、促动或流体填充。无论是用动力还是手动操作，用钳运行管材通常还需要将人员部署在危险性相对较高的位置，例如在钻机底板上和在钻机底板上方的所谓“插入板”上。
[0004]装备有顶部驱动器的钻机的出现使得能够使用通常被称为套管送入工具或CRT的工具来运行油管柱特别是套管柱的另一种方法。这些工具被构造为由顶部驱动套筒承载，并夹紧油管部分的上端并密封在油管部分的孔和顶部驱动套筒的孔之间。与顶部驱动器配合，CRT支持在将套管运入井眼时用钻井流体提升、旋转、促动和填充套管柱。
[0005]理想地，这些工具还支持传统上使用动力钳进行的上扣和卸扣操作，从而完全消除了对动力钳的需求，并具有降低系统复杂性和提高安全性的附带好处。然而，实际上，要在不负面影响运行速度或一致性的情况下获得这些好处，就需要使用CRT进行上扣所花费的时间至少可与使用动力钳实现的运行速度和一致性所需要的时间相媲美。另外，实际需要的是，使用CRT上扣管柱的确会增加损坏连接螺纹或所谓的“高级连接”中存在的密封件的风险。
[0006]美国专利号7,909,120(Slack)[其内容在此处允许的权限内全部并入在此]教导了一种夹持工具形式的现有技术CRT，其包括主体组件，该主体组件包括：
[0007]·
载荷适配器，联接为用于将轴向载荷传递到主体组件的其余部分，并适于与驱动头或反作用框架进行结构连接；
[0008]·
由主体组件承载并具有夹持表面的夹持组件，其中，夹持组件设置有致动器件，以使夹持表面从缩回位置径向行程或移动到接合位置，在该接合位置中，响应于主体组件在至少一个方向上相对于夹持表面的相对轴向移动或轴向行程而接合管状工件的内表面或外表面；和
[0009]·
在主体组件和夹持组件之间动作的连结件，其中载荷适配器在至少一个方向上
相对于夹持表面的相对旋转将导致主体组件相对于夹持组件的轴向位移，以便使夹持组件根据致动器件的动作，将夹持组件从缩回位置移至接合位置。
[0010]为了该专利文献的目的，将构造成用于夹持管状工件的内表面的CRT称为CRTi，并且将构造成用于夹持管状工件的外表面的CRT称为CRTe。
[0011]如由US 7,909,120教导的CRT使用机械致动的夹持组件，该夹持组件响应于具有相应轴向行程的轴向载荷，或者与由右手或左手旋转施加的外部施加的轴向载荷和外部施加的扭矩载荷一起或者与其独立地，产生其夹持力。这些载荷在施加时通过与工件的牵引接合从主体组件的载荷适配器跨过工具传递到夹持组件的夹持表面。
[0012]此外，这样的CRT或夹持工具可以设置有作用在主体组件和夹持组件之间的闩锁机构，形式为旋转J型槽闩锁，其具有作用在第一闩锁部件和第二闩锁部件之间的钩接收器布置，其中第一闩锁部件由主体组件承载，第二闩锁部件由夹持组件承载(例如，参见US 7,909,120中的图1和图14，其分别示出了外部夹持和内部夹持全工具组件中闩锁，以及还参见US7,909,120中的图4
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7，其描述了配合的闩锁齿108和110如何相对于彼此充当钩和接收器。)
[0013]当通过钩处于接收器中而处于第一(或闩锁)位置时，该闩锁防止主体组件和夹持组件之间的相对轴向移动，以便将夹持机构保持在第一(或缩回)位置。然而，主体组件和夹持组件之间的相对旋转(该旋转通常受到一定量的扭矩抵抗，在此将其称为“闩锁致动扭矩”)会将配合钩和接收器部件移至第二(或解闩锁)位置，从而允许主体组件和夹持组件之间进行相对轴向移动，同时使夹持表面相关地移动到第二(或接合)位置。因此，当处于闩锁位置时，该闩锁机构将支持要求将夹持组件保持在其缩回位置的操作步骤，以使工具能够相对于工件定位，以准备接合夹持表面，并相反地保持夹持表面处于其缩回位置，使CRT与工件能够分离。
[0014]在操作上，要实现其中CRT与顶部驱动套筒附接的相对移动，需要在CRT的“平台表面”与管状工件的上端接触并且施加“向下”力时通过牵引接合来产生足够的反作用扭矩，以抵抗由将闩锁移动到解闩锁位置施加的旋转(通常布置为右手旋转)而产生的闩锁致动扭矩，并在需要时引起轴向移动(即，将钩向上移动至J型槽的“槽”)。将闩锁从闩锁位置移动到解闩锁位置的任何操作步骤都称为“触发”工具，从而允许“设定”工具。
[0015]为了重新闩锁，必须满足对在工具的平台表面和工件之间具有足够的牵引阻力的相同要求，并且所施加的扭矩方向反向(即通常为左手旋转)以“取消设定”工具。对于诸如US 7,909,120中的机械设定的CRT，重新闩锁所需的牵引阻力小于解闩锁所需的牵引阻力。
[0016]美国专利No.9,869,143(Slack)[其内容在此处允许的权限内全部并入在此]讨论了在某些应用中如何难以在CRT的平台表面和工件之间获得足够的牵引阻力，例如在CRT平台表面和工件的接触面均为光滑钢的情况下，特别是在旋转以释放此类工具中的闩锁时。US 9,869,143教导了用于在施加压缩载荷(即，牵引阻力与施加载荷的比)的情况下增加作用在工件和工具之间的有效摩擦系数的器件。尽管这些教导公开了用于管理该操作变量并因此减少操作不确定性的有效手段，但是工具的操作仍然需要以下步骤：首先设定一定程度的受控轴向载荷，然后利用顶部驱动器旋转以将闩锁移入其解闩锁位置。因此，当使用CRT进行上扣操作时，在某些钻机上执行这些步骤的时间、载荷和旋转控制可能会导致循环时间比使用动力钳进行上扣所实现的周期更慢。
[0017]油管柱中的油管部分通常取向为“公扣向下，母扣向上”。因此，在上扣操作期间，如由钻机底板卡瓦或“卡盘”支撑的，在管柱最上部分的上端在所谓的“短节”中呈现为“母扣向上”，下一个油管部分(即工件)的公扣端插入该短节中。当使用CRT进行上扣时，可能难以控制插入公扣上的顶部驱动器“向下”载荷量，以及类似地存在向下载荷时所施加的旋转量，引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种闩锁
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释放机构，该闩锁
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释放机构作用在以下之间：(a)具有主体孔的大致圆柱形主体；和(b)大致圆柱形的载荷适配器，该载荷适配器同轴地设置在主体孔内并且在其中是轴向地和可旋转地移动的，其中载荷适配器的下端与设置在主体内的轴向载荷致动的闩锁连结件是可操作地接合的；其中该闩锁释放机构包括：(c)大致圆柱形的载荷适配器延伸部，该载荷适配器延伸部同轴地安装到载荷适配器的上部区域并具有形成裙部的下部部分，该裙部限定了载荷适配器延伸部和载荷适配器的外圆柱形表面之间的第一环形空间；(d)具有主触发器孔的主触发器，其中：
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主触发器的上部部分同轴地设置在所述第一环形空间内并且安装到裙部并由裙部承载，以便在限定的约束范围内相对于裙部是轴向地和旋转地可移动的。
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主触发器的下部部分在主体的上部区域上方延伸并且相对于其是轴向地可移动的；和
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主触发器带有一面向下的主触发器反作用表面；(e)辅助触发器，该辅助触发器同轴地设置在由裙部和主触发器限定的辅助环形空间内，其中：
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辅助触发器安装到裙部并由裙部承载，以便在限定的约束范围内相对于裙部是轴向地可移动的，但相对于裙部是不可旋转的；和
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辅助触发器联接到主触发器，以便在限定的约束范围内相对于主触发器是轴向地和旋转地可移动的；(f)辅助触发器延伸部，该辅助触发器延伸部具有辅助触发器延伸部孔并同轴地...

【专利技术属性】
技术研发人员：MW斯莱克，
申请(专利权)人：诺伊蒂克技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：